JPH07764A - 煙道ガス浄化方法及び装置 - Google Patents

煙道ガス浄化方法及び装置

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JPH07764A
JPH07764A JP5300195A JP30019593A JPH07764A JP H07764 A JPH07764 A JP H07764A JP 5300195 A JP5300195 A JP 5300195A JP 30019593 A JP30019593 A JP 30019593A JP H07764 A JPH07764 A JP H07764A
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JP
Japan
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catalyst
gas
module
filter
support structure
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JP5300195A
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English (en)
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Charles Davis
デイヴィス チャールス
Reijo Kuivalainen
クイヴァライネン レイヨ
Yam Lee
リー ヤム
Karukkampalayam Sellakumar
セラクマー カルッカムパラヤム
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Original Assignee
Ahlstrom Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒汚染の最小化を図り、触媒エレメントの
交換が容易な煙道ガス浄化方法及び装置（１０）を提供
する。 【構成】 ０．０４乃至０．５μｍ程度の細孔サイズを
有する薄い多孔質セラミック層でコーティングされたモ
ノリシックセラミックフィルター支持構造体からなるバ
リヤーフィルターモジュール（１２）内で煙道ガスを最
初に浄化する。次に、該バリヤーフィルターモジュール
の下流側に配置された、触媒でコーティングされた支持
構造体から成る触媒モジュール（１４）内で浄化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱煙道ガスまたはプロセ
スガスを浄化するための方法と装置に関し、より詳細に
は煙道ガスが熱ガス濾過と触媒による排出物接触還元に
よって浄化される方式の装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱ガスからの微粒子の濾過が濾過容器内
に配列された複数のセラミックフィルターエレメントを
使用して実施しうることは公知である。この濾過容器の
壁は適当な絶縁をほどこして高熱から保護される。ま
た、この濾過容器は一般にフィルターエレメントを支持
するための水冷スチール支持板を有している。このた
め、この構造は重くそして場所をとる。従来のセラミッ
クフィルターの濾過面積に対する濾過物容積流量の比は
低い。したがって、このような濾過装置の使用は経済的
に受け入れ難いものであり、特に大気条件下での熱ガス
浄化の場合にはそうである。
【０００３】汚染物質のガス状排出物の還元は選択的触
媒還元(SCR＝Selective CatalyticReduction)法または
選択的非触媒還元(SNCR ＝Selective Noncatalytic Red
uct-ion)法によって実施することができる。両方法とも
特にＮＯX 還元のために使用されている。段階的空気注
入およびＳＮＣＲたとえばアンモニアまたは尿素注入が
適用されるような石炭燃焼からの典型的ＮＯX 排出量は
５０乃至６０ppm の範囲である。
【０００４】ＳＣＲ方式は煙道ガス中の初期ＮＯX 濃度
が石炭燃焼の場合よりもはるかに高い、たとえば、５０
０乃至１０００ppm である油およびガス燃焼からのＮＯ
X の還元のために使用されている。許容ＮＯX 排出量の
レベルは低下につれて、ＳＣＲも固体燃料の粉末燃焼か
らのＮＯX 排出を一層低下させるために使用されること
になろう。これらの方式では、触媒たとえばＶ2 Ｏ2 ／
ＴｉＯ2 またはゼオライトが一般にハネーカム型支持構
造体上に薄い層として付着される。煙道ガスはこのハネ
ーカムのエレメントすなわち”セル”を通って流れそし
てＮＯが触媒面の存在でたとえばアンモニアによって還
元される。
【０００５】このようなハネーカムエレメントは汚染さ
れた触媒要素を新しいものと交換するためにある時間間
隔をもって取り替えなければならない。触媒は各種の気
体または灰成分たとえばアルカリ化合物またはＡｓ−化
合物によって汚染されうる。このような触媒エレメント
内の通路の寸法は浄化されるガスの状態すなわちホコリ
および気体不純物の有無による。ガスおよび油燃焼の場
合では、非常に細かに格子分割された通路が使用でき
る。これに対して、固体燃料から出るホコリぽっいガス
は広い通路が必要となる。したがって、その触媒ハネー
カム系は大容積を必要とする。
【０００６】たとえば、欧州特許ＥＰ４７０６５９号明
細書から触媒フィルターでガスを浄化することが公知で
ある。このフィルターはセラミック支持体と触媒物質と
から構成されている。フィルターエレメントはフィルタ
ーキャンドルの形状をして多孔質燒結エレメントであり
うる。これらのフィルターエレメントに触媒物質がドー
プされる。熱ガス中のホコリとガス状有機化合物はこれ
らなの触媒フィルターで同時的に除去される。このガス
浄化システムの欠点は、フィルター部分が孔閉塞によっ
て働かなくなった場合あるいは触媒物質が痕跡化合物や
重金属たとえばＡｓあるいはアルカリ沈着物によってあ
るいは他の理由によって汚染された場合、その全部の触
媒フィルターエレメントを再生にするがあるいは新らし
いフィルターエレメントに交換しなければならないこと
である。
【０００７】多通路多孔質モノリシック直交流型濾過装
置が米国特許第４７８１８３１号明細書から公知であ
る。この装置は装置の容積に比較して大きな濾過表面積
を有しており、したがってコンパクトな濾過装置であ
る。さらに、この濾過装置は、多通路を有効に利用し
て、濾過物のための低圧力落下流路を提供する。このモ
ノリシックフィルター（monolithic filter)はまた薄膜
装置のための膜支持体としても使用することができる。
このような膜は、たとえば、直交流マイクロ濾過、限外
濾過、ガス分離のために適当な分離バリヤーを包含する
ことができる。米国特許第４９８３４２３号明細書には
このような膜支持体上に多孔質膜を形成する方法が開示
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は触媒汚染の最小化が図られそして触媒エレメント
の交換が他のガス浄化エレメントの交換の必要なしに容
易に実施されうる、燃焼器等からの煙道ガスを浄化する
ための向上された方法と装置を提供することである。
【０００９】本発明のいま１つの目的は煙道ガスの濾過
が向上されそして触媒エレメントの交換が他のガス浄化
エレメントの交換の必要なしに容易に実施されうる煙道
ガス浄化のための向上された方法と装置を提供すること
である。
【００１０】本発明のいま１つの目的は複数のモジュー
ルとして構成することができる、熱煙道ガス浄化のため
の向上された濾過と触媒作用の一体化された装置を提供
することである。
【００１１】本発明のいま１つの目的は触媒寿命が延長
されるコンパクトな熱ガス浄化システムを提供すること
である。
【００１２】本発明のさらにいま１つの目的はフィルタ
ーと触媒またはそれらの一部分が別々に洗浄できるコン
パクトなガス浄化システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記の目
的は次のような方法によって達成される。すなわち、
０．０４乃至０．５μｍの細孔サイズを有する薄い多孔
質セラミック層でコーティングされたモノリシックセラ
ミックフィルター支持構造体からなるバリヤーフィルタ
ーモジュール内で煙道ガスを最初に浄化し、そして次に
該バリヤーフィルターモジュールの下流側に配置され
た、触媒でコーティングされた支持構造体からなる触媒
モジュール内で浄化する方法である。
【００１４】本発明によればさらに煙道ガス浄化装置が
提供される。この装置は少なくとも１つのバリヤーフィ
ルターモジュール、１つの触媒モジュールおよびガスを
バリヤーフィルターモジュールから触媒モジュールに導
く手段を包含する。このバリヤーフィルターモジュール
は薄い多孔質セラミック層でコーティングされたモノリ
シックセラミックフィルター支持構造体により形成され
ている。そのセラミック層の細孔サイズは好ましくは
０．０４乃至０．５μｍの範囲であり、しかしてセラミ
ック層はバリヤーフィルターを構成する。触媒モジュー
ルは触媒でコーティングされた支持構造体により形成さ
れる。
【００１５】本発明によれば、複数の多孔質ハネーカム
状モノリシック体セラミックフィルターエレメントが熱
煙道ガスまたはプロセスガスから微粒子を除去するため
該ハネーカムエレメントの上に付着されるセラミックフ
ィルター膜のための支持体として使用される。大表面積
を有し、比較的低価の材料からつくられるので、これら
のモノリシック（単体）セラミック支持体エレメントは
自動車触媒コンバーター用の触媒支持体として広く使用
される。これらの単体は各種の形状に伸展可能であり、
市場で入手可能である。
【００１６】これらの単体は多数の通路または”セル”
を有し、それらは支持構造体の全体にわたって均等に配
分されておりそして入口端面から反対側の出口端面まで
のびている。単体フィルターを通るガス流は最初それら
の通路に入り、それから通路に対して垂直方向にフィル
ターを形成しているセラミック材料を通過する。通路は
円形、正方形、三角形または他の適当な断面を有しう
る。これらの単体は数十乃至数千の貫通通路を有しう
る。支持構造体内のセル”密度”は通常当該単体の断面
１平方インチ当り２５乃至１４００セルの範囲である。
【００１７】単体セラミックフィルター支持構造体は種
々の多孔性セラミックたとえば菫青石(cordierite), ア
ルミナ、ムライト、シリカ、ジルコニア、シリコンカー
バイドまたはこれらの混合物から製作することができ
る。最も一般的に使用されている材料は菫青石である。
材料の種類により、支持構造体の多孔度または気孔率は
３０％以下から５０％以上までさまざまである。しか
し、多くの場合、３０％以上の多孔度が好ましく、最も
好ましくは３０乃至５０％である。単体フィルター支持
体内の平均細孔サイズは約４乃至５０μｍのオーダーで
ある。
【００１８】本発明により微粒子を除去するために使用
される単体セラミックフィルターにおいては、その単体
セラミックフィルター支持体の入口側は微細多孔質膜コ
ーティングで被覆され、支持構造体上のバリヤーフィル
タを形成する。バリヤーフィルター膜の厚さは約２乃至
１００μｍ、好ましくは約５０μｍでありうる。セラミ
ック層の細孔サイズは単体支持体の細孔サイズの約１０
０倍であり、好ましくは０．０４乃至５０μｍの範囲で
ある。
【００１９】単体セラミックフィルター支持構造体内の
通路の入口側は膜コーティングでカバーされているか
ら、支持構造体自体の細孔が濾過の間粒状物質によって
閉塞状態になることはない。セラミック膜コーティング
内の細孔サイズは支持構造体中の細孔サイズよりもはる
かに小さいので、本フィルターモジュールの保持性能は
主として膜の細孔サイズによって決定されることになろ
う。
【００２０】本発明によるフィルターモジュールは従っ
て高温バリアーフィルターとして機能し、加圧系では好
ましくは４００ミリバール以下そして常圧系では最適に
は１００ミリバール以下である非常に低度の圧力落下を
有する。バリヤーフィルターを通過する濾過速度は典型
的には１乃至５cm/sの範囲である。
【００２１】本発明による触媒モジュール支持構造体に
ためには、多孔性エレメントも不透過性エレメントも市
場で入手可能である。ガスが多孔質壁を通ってガス入口
通路からガス出口通路まで流れる多孔性型支持構造体に
おいては、その支持構造体の細孔が触媒物質でコーティ
ングされそしてガスはその多孔壁を通過して流れる間に
触媒と接触する。不透過型支持構造体の場合には、その
通路自体のみ触媒でコーティングされそしてＮＯX 還元
はガスが通路の壁に接触した時に起こる。
【００２２】本発明による装置においては、両方の支持
構造体、すなわち、フィルターモジュール支持体も触媒
モジュール支持体も多孔性タイプのものであり得そして
好ましくは同一の横断面寸法を有する。したがって、両
支持構造体を流れるガスも実質的に同じ速度を有しう
る。これに対して、触媒モジュール構造体が不透過型
の、場合は、ガスが直接すべての通路を通過して流れる
ことができるが、他方、多孔質フィルターエレメント内
のガスは１つの通路から他の通路に入って多孔壁を通過
して流れなければならない場合には、触媒通路内のガス
速度はフィルター通路内のガス速度の約５０％になるで
あろう。
【００２３】両方の支持体エレメントのために、同じケ
ーシング、たとえば、ハネーカム型のケーシングを使用
することができる。濾過セクションの長さと触媒セクシ
ョンの長さはもちろん互いに異なることができる。すな
わち、濾過セクションの長さはフィルターのために必要
な表面積によって決定され、他方濾過セクションの長さ
は触媒のために必要な表面積によって決定される。フィ
ルターエレメントと触媒エレメントの断面形状は円形、
四角形、三角形あるいは他の適当な形状でありうる。
【００２４】フィルターモジュールと触媒モジュールと
は好ましくはハネーカム型ケーシングに入れて、両モジ
ュールまたはそれらの一部分が保守のため容易にそれか
ら取り出せるコンパートメントの中に置かれる。２つま
たはそれ以上のモジュールを１つの共通のコンパートメ
ント内にまたは別個のコンパートメント内に互いに上下
重ねてあるいは横に並べて配置することができる。した
がって、本発明は全体的にきわめて融通性に富むガス浄
化システムを提供するものであり、損傷したり汚れたり
あるいは他の理由で不作動となったモジュールは容易に
再生されたモジュールまたは新しいモジュールと交換す
ることができる。
【００２５】２種類の異なる排出物を還元するため２つ
の異なる触媒モジュールをガス流内に連続的に、たとえ
ばガスを最初にＮ2 Ｏについて浄化し、そのあとＣＯに
ついて浄化するように配置することもできる。
【００２６】本発明によれば、単体膜バリヤーフィルタ
ーモジュールと単体触媒モジュールとをただ１つのケー
シングの中にほとんど両者の間に隙間なしに並べて配置
することができるのできわめてコンパクトな装置とする
ことができる。装置の全体的寸法が小さくかつコンパク
トな構成となっているので、保守点検のためフィルター
エレメントをプロセスガス流から容易に取り出すことが
できる。
【００２７】本発明の別の実施例によれば、フィルター
モジュールと触媒モジュールとを両者の間にわずかな空
間を残して配置することができる。これによって本発明
の付加的特徴を得ることができる。すなわち、この実施
例によれば、フィルターセクションと触媒セクションと
の間に残されたスペースに添加物注入のために手段を配
置することができる。この組み合わせはＮＯX 排出物を
還元するためのＳＣＲシステムとして使用することがで
きる。フィルターの下流側でクリーンガス内にアンモニ
アまたは尿素が注入され、これによりフライアッシュま
たは他の微塵によるアンモニアの分解が防止される。従
来技術のシステムでは、アンモニアは組み合わせられた
触媒フィルターの上流側で注入されていた。このため、
アンモニアは微粒子層たとえば高温フィルター表面に堆
積した灰層を通過する時に分解してしまう。本発明はア
ンモニアの必要量が低減される新規な方法を提供するも
のである。
【００２８】本発明によるフィルターモジュール装置の
洗浄はパルスジェット、逆ガス流または振動（機械的ま
たは音響的）によって実施することができる。フィルタ
ーモジュールの洗浄は選択された時間間隔で間欠的にガ
スを対向流として主ガス流内に噴射するよう設計された
クリーニングガスシステムを使用した場合には１バール
以上の高圧によって定期的に洗浄することができる。ク
リーニングガスの圧力は一般的には常圧系内では系の圧
力の２乃至３倍、たとえば、３乃至６バール、そして加
圧系内ではその加圧系の圧力の２乃至３倍である。フィ
ルターの熱衝撃とクラッキングは触媒モジュールを介し
てクリーニンガスパルスを噴射することによって防止す
ることができる。この場合、クリーニングガスを効果的
に予熱してもよい。
【００２９】故障検出のために、濾過器にトレース媒質
（ガス、ダストなど）の注入装置を汚れ側に具備させる
ことができる。適当な検知器（視覚的、光学的検知器な
ど）を使用すれば、故障をクリーン側から検出すること
ができる。
【００３０】オン・ラインの故障検出ならびにガス流か
らオン・ラインでフィルターまたは触媒モジュールまた
はコンパートメントを引き出すことが可能であることに
よって破損したフィルターエレメントを新しいものと容
易に交換すること、あるいはコンパートメント内の故障
したエレメントをとりあえずふさいでおくことが簡単に
実施できる。
【００３１】本発明の利点をまとめて記載すれば以下の
とおりである。 ア） コンパクトな構造のため、高熱ガスフィルター・
触媒モジュールシステムをボイラーシステムの対流セク
ションと一体的に結合することが可能となる。これによ
ってさらに付加的に、フィルターセクションの熱伝達面
を利用して高温の分離灰から熱を回収することが可能と
なる。 イ） 一体化されたフィルター・触媒モジュールシステ
ムの全体にわたって圧力低下が小さいので、必要ファン
パワーをさほど増加させることなくガス流内に２つまた
はそれ以上の本システムを配置することができる。 ウ） 触媒モジュールにはクリーンなガスが導入される
ので、触媒モジュールが簡単に閉塞されることがない。
そして密度の高いハネーカム支持構造体が使用できるか
ら、装置の容積を小さくすることが可能となる。 エ） 灰による触媒汚染がなくなくなるから触媒寿命が
延長される。 オ） 単体（モノリシック）セラミックフィルターエレ
メントと触媒命エレメントはハネーカム支持構造体に挿
入されるモジュールとして構成することができ、フィル
ターモジュールと触媒モジュールは同じ横断面を有する
ことができる。各モジュールは保守または新品と交換の
ために個別に容易に取り出すことができる。 カ） フィルターエレメントと触媒エレメントの間でア
ンモニアを注入することができる。 キ） 触媒エレメントはフィルターエレメントのクリー
ニング用バックパルスガスを予熱するために利用するこ
とができる。一体化されたフィルター・触媒集積システ
ムの後方、たとえば、対流セクション内の熱伝達面はク
リーンな状態に保たれ、ススはらいの必要がない。 ク） 一体化されたフィルター・触媒システムを通過し
た後のガス流内には侵食性粒子が存在しないから、対流
セクションをより高いガス速度に対して設計することが
でき、その結果、熱伝達係数をより高くそして熱伝達面
をより小さくすることが可能となる。 ケ） 熱伝達面の汚損傾向が低減される。 コ） 対流セクションの後方にバッグハウスを設ける必
要がない。
【００３２】以下、本発明を添付図面を参照しながら実
施例についてさらに説明する。
【００３３】
【実施例】図１に示されている熱ガス浄化装置１０はバ
リヤーフィルターモジュール１２と触媒モジュール１４
を包含し、これらのモジュールは１つのハウジング１６
内に順次配置されている。汚れ熱ガス用熱ガス入口１８
はガスを汚れガス入口空間２０へ導くように配置されて
いる。ガス入口２２はバリヤーフィルターモジュール内
の第１通路に通じていて、当該ガス入口は通路の一方の
端部となっている。汚れガスは第１通路２４の一端のガ
ス入口２２から第１通路内に入る。通路２４の他端は栓
２５で塞がれており、ガスがその通路を直接通り抜ける
のを阻止している。バリヤーフィルターモジュール内に
は平行なクリーンガスのための第２通路２６が配されて
いる。第２通路は一端が、バリヤーフィルターモジュー
ルと触媒モジュールとの間のクリーンガス空間２８側で
開口している。その通路２６の他端は栓２７で塞がれて
おり、第２通路２６とガス入口空間２０との直接連通を
阻止している。
【００３４】汚れガスは入口空間２０から第１通路２４
の中に流入する。図示されていないが、第１通路は薄い
セラミックバリヤーフィルター層で被覆されており、ク
リーンガスのみがその濾過物質を通過して隣接する第２
通路へ入るのを許容される。第２通路は前記クリーンガ
ス空間２８に開口しているクリーンガス出口３０を有し
ている。クリーンガス空間２８内には、たとえばＮＯX
排出物還元のため、アンモニア、尿素またはその他添加
剤をガスに注入するためのノズル３２が配設されてい
る。
【００３５】触媒モジュール１４はクリーンガス空間２
８に開口している入口３６を有する複数の導入通路３４
と、出口導管４２に開口している出口４０を有する複数
の導出通路３８とを有する。導入通路の一端は栓３７
で、導出通路の一端は栓３９で塞がれている。出口導管
４２の前方にはバックパルスノズル４４が配置されてお
り、触媒フィルターを通りバリヤーフィルタのクリーン
ガス側に入る主ガス流に対して対向するバックパルス流
として洗滌ガスを間欠的に噴射する。
【００３６】じょうご形状のガス出口導管４２はクリー
ンガスハウジング４６内に開口しており、ここからクリ
ーンガスは出口４８を通って、たとえば、隣接する対流
セクションへ案内される。
【００３７】所望によりトレーサー物質を熱ガス入口１
８においてノズル５０を通じて汚れガス流に導入するこ
とができる。トレーサーはバリヤーフィルター内でガス
流から分離される。もしバリヤーフィルター層に故障、
たとえば、亀裂が生じた場合には、トレーサーはクリー
ンガス空間２８内に逃げ出すことができる。このクリー
ンガス空間に出たトレーサーは検出器５２によって検出
される。
【００３８】図２に示した本発明の別の実施例によれ
ば、触媒モジュールは不透過性単体（モノリシック）支
持構造体から構成される。通路３６’は栓で塞がれてお
らず、ガスは直接通路を通過することができる。
【００３９】フィルターエレメントと触媒エレメントは
隔壁４３によって四角ブロック４１に組み合わせられて
いる。各ブロックは、図３と図４に示されているよう
に、それぞれ４ｘ４＝１６のフィルターおよび触媒通路
を有している。図３は図２に示したフィルターモジュー
ルのＡ−Ａ線に沿って取った部分拡大横断面図である。
また、図４は図２に示した触媒モジュールのＢ−Ｂ線に
沿って取った部分拡大横断面図である。
【００４０】図３には多孔質単体セラミックフィルター
支持構造体内の通路２４へ入る入口２２が示されてい
る。また、汚れガス空間２０とクリーンガス空間２８と
の直接連通を阻止する栓２７が示されている。これらの
通路はフィルターのバリヤー層を形成する薄い多孔質セ
ラミック膜層４５でコーティングされている。このバリ
ヤー層の厚さは約２乃至１００μｍ、好ましくは約５０
μｍである。多孔質セラミック層の細孔サイズは０．５
μｍ以下、約０．０４乃至０．５μｍである。他方、多
孔質単体セラミック支持構造体内の細孔サイズは約４乃
至５０μｍである。
【００４１】図４には対応する不透過単体触媒支持構造
体内の直線貫通通路３４へ入る入口３６が示されてい
る。これら貫通路３４は触媒層４７でコーティングされ
ている。
【００４２】図５は複数の触媒エレメントが三角形ブロ
ック４９を形成するよう結合されている他の実施例の触
媒モジュールの拡大横断面図である。フィルターまたは
触媒エレメントは図示実施例とは別のやり方で支持構造
体から取りはずすことのできる適当なブロックを形成す
るよう組み合わせることができる。
【００４３】図６に本発明による一体化されたバリヤー
フィルター・触媒モジュール装置を使用した循環流動床
（ＣＦＢ=circulating fluidized bed）プラントが示さ
れている。図示したＣＦＢシステムは燃焼器５４、粒子
分離器５６、ガス通路５８および対流セクション６０を
含む。
【００４４】本発明による熱ガス（＞６００℃）浄化装
置１０は粒子分離器と対流セクションとの間のガス通路
内に配置されている。フィルターモジュール１２と触媒
モジュール１４は１つの共通ハウジング１６内に両モジ
ュールの間にほとんど隙間を置かずに並べて配置されて
いる。
【００４５】フィルターモジュール１２内で分離された
フライアッシュおよびその他粒子はホッパー６２に集め
られる。触媒による還元の前にフライアッシュを分離し
ておくと触媒の汚染すなわち性能低下が回避されそして
触媒支持体のために通路が高密度に存在する構造体を使
用することができる。分離された粒子は燃焼器または本
システム内の他の場所へ再循環されるかあるいは本シス
テムから排出することができる。
【００４６】本発明による装置の構成は融通性に富んで
いるので、１種類のみの排出化合物に限らず、１種類以
上の排出化合物の処理のために本発明を適用することが
できる。すなわち、複数の異なる触媒エレメントを１つ
のハウジング内に前後して順次配置することができる。
この場合、複数の触媒物質はそれらが同じ温度レベルで
最適に機能するよう選択されなければならない。たとえ
ば、ハウジング１６内において、Ｎ2Ｏ触媒の下流側に
ＣＯ触媒を配置することができる。
【００４７】本発明による新規でコンパクトな触媒モジ
ュールの更なる利点として、ＮＯX排出物還元のための
脱ＮＯX 触媒モジュール”部分”６４を３４０乃至３７
０℃のやや狭い最適温度領域内に、たとえば、第１対流
セクション６０と第２対流セクション６６の伝熱管束の
間に配置することができる。アンモニア注入は２段階に
分けて実施するのが好ましい。たとえば、粒子分離器で
注入し、さらに対流セクッション６０で注入する。
【００４８】図７には別のＣＦＢシステムが示されてい
る。前記と同様にこのシステムも燃焼器５４、粒子分離
器５６、一体化されたバリヤーフィルタ・触媒モジュー
ル装置１０ならびに第１と第２の対流セクション６０と
６６を含む。粒子除去ならびに、例えば、約３７０℃の
温度における、Ｐｔ／Ｒｄ触媒によるＮ2 ＯとＮＯXの
同時還元のために、約３７０乃至６２０℃の温度領域の
２つの対流セクション６０と６６の伝熱管束の間に単体
フィルターモジュールと単体触媒モジュールとを組み合
わせた本発明による装置１０が配置されている。
【００４９】単体セラミックフィルターモジュール全体
にわたり圧力降下が小さいので、必要ファンパワーを過
度に増加させることなく本ＣＦＢシステムには２セット
の本発明による集積フィルター・触媒モジュール装置１
０と６８を使用することができる。
【００５０】図３に示した方式によれば、たとえば硫黄
の還元が、炭酸水素ナトリウムのごとき吸着剤を適当な
温度間隔でたとえば約６００℃で、第１のフィルター・
触媒モジュール組み合わせ装置１０の下流側においてガ
ス流に導入することによって実施される。炭酸水素ナト
リウムは煙道ガス中でか焼してＳＯ2 と反応して硫酸ナ
トリウムを形成する。この硫酸ナトリウムは第２のフィ
ルター・触媒モジュール組み合わせ装置６８においてガ
ス流から分離される。フィルターモジュールから分離さ
れた吸着剤は吸着剤の利用度を上げるため再循環させる
ことができる。残存ＣＯとＨ2 は第２のフィルター・触
媒モジュール組み合わせ装置６８の触媒部分内の酸化触
媒によって酸化される。
【００５１】本発明による総合的排出物抑制システムの
適用はＣＦＢプロセスのみに限定されるものではなく、
別の燃焼およびガス化プロセスにも適用できるものであ
る。さらにまた、各種の化学プロセスおよび冶金プロセ
スから出るガスの中の汚染排出物をの還元にも使用する
ことができる。触媒の選択も実施例に記載された触媒に
限定されるものではない。新規触媒の開発および新たに
出現する排出化合物のための触媒の使用などの理由によ
り上記実施例で示した温度範囲は変りうるであろう。し
たがって、また、ガス流内の本装置の設置場所について
も異なる選択がなされうるであろう。
【００５２】以上、本発明を現在最も実用的かつ好まし
いと思われる実施例に関連して詳細に説明したが、本発
明はこれら実施例のみに限定されるものではない。本発
明の特許請求の範囲から逸脱することなく各種の実施態
様および変形が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施例によるバリヤーフィルタ
ー・触媒モジュール組み合わせ装置の概略横断面図であ
る。
【図２】本発明の別の実施例によるバリヤーフィルター
・触媒モジュール組み合わせ装置の概略横断面図の一部
である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿ったバリヤーフィルタモジ
ュールの拡大横断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った触媒モジュールの拡大
横断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例による図３に対応す
るバリヤーフィルターモジュールの拡大横断面図であ
る。
【図６】本発明のバリヤーフィルター・触媒モジュール
組み合わせ装置が煙道ガスの浄化のためにその中に使用
されている循環流動床ＣＦＢプラントの概略図である。
【図７】本発明の別の実施例を使用している第２のＣＦ
Ｂプラントの概略図である。
【符号の説明】
１０ 本発明による熱ガス浄化装置 １２ バリヤーフィルターモジュール １４ 触媒モジュール １６ ハウジング １８ 熱ガス入口 ２０ 汚れガス空間 ２４ 第１通路 ２６ 第２通路 ２５、２７ 通路の栓 ２８ クリーンガス空間 ３２ ノズル ３４ クリーンガスの導入通路 ３８ クリーンガスの導出通路 ４１ 四角形ブロック ４２ 出口導管 ４３ 隔壁 ４４ バックパルスノズル ４５ 多孔質セラミック膜層 ４７ 触媒層 ５０ ノズル ５２ 検出器 ５４ 燃焼器 ５６ 粒子分離器 ５８ ガス通路 ６０ 対流セクション ６２ ホッパー ６４ 脱ＮＯx触媒モジュール部分 ６６ 第２の対流セクション ６８ 第２の本発明による浄化装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３ Ｚ (72)発明者 ヤム リー アメリカ合衆国．92124 カリフォルニア, サン ディエゴ，コンテ プラヤ アズテ カ 11212 (72)発明者 カルッカムパラヤム セラクマー アメリカ合衆国．92126 カリフォルニア, サン ディエゴ，ケマートン ロード 10540

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 約０．０４乃至０．５ミクロンの細孔サ
    イズを有する薄い多孔質セラミック層でコーティングさ
    れた単体セラミックフィルター支持構造体からなるバリ
    ヤーフィルターモジュールおよび触媒でコーティングさ
    れた支持構造体からなる触媒モジュールとを使用して熱
    煙道ガスまたはプロセスガスを浄化する方法において、 （ａ）ガスを約０．０４乃至０．５ミクロンの細孔サイ
    ズを有する該薄い多孔質セラミック層と接触させて該バ
    リヤーフィルターモジュールを通過せしめ、そして次に
    （ｂ）そのガスを該触媒モジュールを通過させてそこで
    該ガスとの触媒反応を起こさせることを特徴とするガス
    浄化方法。
  2. 【請求項２】 触媒モジュールを通過するガス流とバリ
    ヤーフィルターモジュールを通過するガス流が同一速度
    を有している請求項１記載のガス浄化方法。
  3. 【請求項３】 バリヤーフィルターモジュールと触媒モ
    ジュールとの間の空間でガス流にアンモニアまたは尿素
    のごとき添加物が注入される請求項１記載のガス浄化方
    法。
  4. 【請求項４】 圧力降下が４００ミリバール以下とされ
    ているフィルターモジュール内で加圧ガスが浄化される
    請求項１記載のガス浄化方法。
  5. 【請求項５】 圧力降下が１００ミリバール以下とされ
    ているフィルターモジュール内で大気圧ガスが浄化され
    る請求項１記載のガス浄化方法。
  6. 【請求項６】 触媒モジュール内のＮＯx 、Ｎ2 Ｏまた
    はＣＯの還元のための触媒としてプラチナ、ロジウムま
    たはパラジウムのごとき貴金属、または酸化銅、酸化ク
    ロム、酸化マンガンまたは五酸化バナジウムのごとき金
    属酸化物を使用する請求項１記載のガス浄化方法。
  7. 【請求項７】 該フィルターモジュールを主ガス流に対
    して対向流的に導入される高圧洗浄ガスパルスによって
    定期的に洗浄する請求項１記載のガス浄化方法。
  8. 【請求項８】 燃焼装置からの煙道ガスを浄化するため
    の装置において、 ０．０４乃至０．５ミクロンの細孔サイズを有する該薄
    い多孔質セラミック層でコーティングされた単体セラミ
    ックフィルター支持構造体から成るバリヤーフィルター
    モジュール；触媒でコーティングされた支持構造体より
    なる触媒モジュール；および処理されるべき煙道ガスを
    バリヤーフィルターモジュールから触媒モジュールへ案
    内する手段とを包含する装置。
  9. 【請求項９】 ガス流内の該バリヤーフィルターモジュ
    ールと触媒モジュールとがほぼ同一横断面積を有しそし
    てハネーカム型ケーシングの中に配置されている請求項
    ８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 触媒モジュールがバリヤーフィルター
    モジュールにすぐ近接して配置されている請求項８記載
    の装置。
  11. 【請求項１１】 触媒モジュールとバリヤーフィルター
    モジュールとが両モジュールの間に短い間隔をおいてガ
    ス流内に順次配置されている請求項８記載の装置。
  12. 【請求項１２】 バリヤーフィルターモジュールのため
    の支持構造体を形成しているセラミックフィルターの細
    孔サイズが４乃至５０μｍのオーダーである請求項８記
    載の装置。
  13. 【請求項１３】 該支持構造体を形成しているセラミッ
    クフィルターの多孔度が３０％以上である請求項８記載
    の装置。
  14. 【請求項１４】 該セラミックフィルターの多孔度が３
    ０乃至５０％の範囲である請求項８記載の装置。
  15. 【請求項１５】 該フィルター支持構造体がその単一構
    造体を貫通して配置された複数の通路を包含しており、
    該通路はそのフィルターを通るガス流に対して垂直であ
    って該フィルターはそのフィルター断面積１平方インチ
    当たり２５乃至１４００本の通路を有している請求項８
    記載の装置。
  16. 【請求項１６】 該バリヤーフィルターモジュール内の
    多孔質セラミック層の厚さが２乃至１００μｍ、好まし
    くは約５０μｍである請求項８記載の装置。
  17. 【請求項１７】 １つの多孔質ハネーカムセルが該触媒
    モジュールのための支持構造体を形成している請求項８
    記載の装置。
  18. 【請求項１８】 不透過性ハネーカムセルが該触媒モジ
    ュールのための支持構造体を形成している請求項８記載
    の装置。
  19. 【請求項１９】 該バリヤーフィルターモジュールまた
    は触媒フィルターモジュールが１つのコンパートメント
    に入れられてガス流内に配置されており、該コンパート
    メントから該モジュールは保守または再生のために引き
    出すことができる請求項８記載の装置。
  20. 【請求項２０】 少なくとも２つのバリヤーフィルター
    モジュールまたは少なくとも２つの触媒モジュールが上
    下に重ねてガス流内に配置されている請求項８記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】 少なくとも２つのバリヤーフィルター
    モジュールまたは少なくとも２つの触媒モジュールが互
    いに並べてガス流内に配置されている請求項８記載の装
    置。
  22. 【請求項２２】 バリヤーフィルターモジュールと触媒
    モジュールとが両モジュールの間にわずかなスペースを
    あけて連続的に配置されており、そして該両モジュール
    の間のスペース内に排出物の還元のための流体添加物の
    注入部が配置されている請求項８記載の装置。
  23. 【請求項２３】 バリヤーフィルターモジュールと触媒
    モジュールとの下流側のガス流内に固体添加物が注入さ
    れ、そして該固体添加物の注入部の下流側のガス流内に
    第２のバリヤーフィルターが配置されている請求項８記
    載の装置。
  24. 【請求項２４】 異なる触媒でコーティングされた２つ
    の触媒モジュールがガス流内に連続的に配置されている
    請求項８記載の装置。
  25. 【請求項２５】 該２つの触媒モジュールがガス流内の
    温度の異なる複数箇所に配置されている請求項２４記載
    の装置。
  26. 【請求項２６】 第１の触媒モジュールがガス流内の対
    流セクションの前方に配置され、そして第２の触媒モジ
    ュールが該対流セクションの後方に配置されている請求
    項２５記載の装置。
  27. 【請求項２７】 燃焼器、粒子分離器、対流セクション
    およびガス浄化系とを包含する流動床ボイラープラント
    において、該ガス浄化系が１つの共通ハウジング内に収
    容された、 ０．５μｍ以下の細孔サイズを有するセラミック多孔質
    膜でコーティングされた単体セラミックフィルター支持
    構造体；および該フィルター支持構造体の下流側のガス
    流内に配置された第１の触媒でコーティングされた単体
    触媒支持構造体とを包含するボイラープラント。
  28. 【請求項２８】 該ガス浄化系が粒子分離器と対流セク
    ションとの間に配置されている請求項２７記載のボイラ
    ープラント。
  29. 【請求項２９】 該ガス浄化系が対流セクション内の該
    対流セクションの第１の部分の熱伝達面と該対流セクシ
    ョンの第２の部分の熱伝達面との間に６００℃以下の温
    度間隔で配置されている請求項２７記載のボイラープラ
    ント。
  30. 【請求項３０】 第２の触媒でコーティングされた第２
    の触媒支持構造体が該ガス浄化系の下流側の該対流セク
    ション内に配置されている請求項２７記載のボイラープ
    ラント。
  31. 【請求項３１】 さらに１つの共通ハウジングの中に配
    置された第２のガス浄化系を包含し、この第２のガス浄
    化系は０．５μｍ以下の細孔サイズを有するセラミック
    多孔質膜でコーティングされた単体セラミックフィルタ
    ー支持構造体；および該フィルター支持構造体の下流側
    のガス流内に配置された触媒でコーティングされた単体
    触媒支持構造体を含み、該第２のガス浄化系は４００℃
    以下の温度間隔で該対流セクション内に配置されている
    請求項２７記載のボイラープラント。
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